Mutajenez, bir takım fiziksel, kimyasal veya biyolojik ajanların mutasyona neden olduğu süreçtir.
Mutasyona neden olan ajanlar mutajenler olarak adlandırılır. Mutajenlerin indüklediği mutasyona mutasyon denir. Bazen mutasyon, DNA replikasyonu sırasındaki hata yüzünden kendiliğinden meydana gelir. Bununla birlikte, mutagenler mutasyon şansını arttırır.
Üç çeşit mutajen vardır.
- Fiziksel mutajeneler
- Kimyasal mutajenler
- Biyolojik mutajenler
Fiziksel mutajenler: Fiziksel mutajenler, X ışınları ve UV ışınlarıdır.
X ışınları, gama ışınları, kozmik ışınlar, hücrenin suyunu iyonize ederek hidroksil serbest radikal (OH) salgılarken iyonlaştırıcı radyasyonlardır. Hidroksil radikali güçlü bir oksitleyici ajandır. Hidroksil radikali DNA’nın fosfodiester bağını okside eder. Yüksek dozda X-ışınları bir organizmanın ölümüne neden olabilir.
UV ışığı, iyonize olmayan bir radyasyondur. Tim dimerinin (Pirimedin dimer) oluşumuna neden olur. İki timin birlikte bir DNA zincirinde meydana gelirse, UV ışığı timin dimeri oluşturmak için füzyona neden olur. Azotlu bazlar UV ışıklarını emer ve emilim 260 nm’de maksimumtur. Timin alanında DNA’nın dimer teyidi değişir, bu nedenle DNA replikasyonu sırasında hata oranı yüksektir.
Kimyasal mutajenler: üç tür kimyasal mutajen bulunur.
i) İnterkalasyon ajanı: Çift katlı DNA sarmalında iki baz çifti arasında kimyasal madde araya girer veya kayar ve bu nedenle DNA’nın o konumdaki morfolojisini değiştirir. Çoğaltma sırasındaki hata olasılığı, mutasyona neden olan bu pozisyonda daha yüksektir. Örnekler; Akridin portakalı, etidyum bromid, proflavin
ii) Ana analog: Bu kimyasal morfolojik olarak normal azot bazlarına benzerdir. Bu nedenle replikasyon sırasında bu moleküller normal azot bazları yerine eklenir ve bu nedenle mutasyona neden olur. Örnek; 2-aminopurin Adenin’e benzerdir, 5-bromür kuyruğu, timine analogdur
iii) Kimyasalları reaksiyona sokmak : Bu kimyasal mutajenler doğrudan DNA’nın nitrojen bazlarıyla reaksiyona girer ve mutasyona neden olan DNA’yı kimyasal olarak değiştirirler. Örnek; Azotlu asit azotlu bazlarla reaksiyona girer ve pürin ve pirimininden amino grubunu çıkarır.
Biyolojik mutajenler: transpozonlar ve ekleme sekansı (IS) elemanları biyolojik mutajenlerdir. Örnekler; mutator geni, bakteriyofaj MU vb.
Transposonlar ve IS elementleri, DNA zinciri boyunca bir siteden diğerine geçip mutasyona neden olan küçük DNA sekansıdır. Transposonlar ve ekleme dizileri atlama geni olarak da bilinir . Bu dizi, bu dizinin bir siteden diğerine aktarılmasına yardımcı olan enzim transposazı kodlayan gen içeriyor.
IS elemanı, en basit tür transpoze edilebilir elementtir. Bunlar yaklaşık 1000 nükleotid uzunluğunda kısa DNA’dır ve tipik olarak 10-50 baz çifti ters çevrilmiş tekrarlarını içerir. Ortaya çıkardıkları tek gen enzim transposaz genidir. IS elementi hem bakterilerin hem de Archea’nın hem kromozomu hem de plasmidinin yanı sıra bazı bakteriyofajlarda bulunur.
Transposonlar IS elementinden daha büyüktür fakat IS elementi ile benzerdir çünkü aynı zamanda iki önemli bileşene sahiptir; ters çevrilmiş tekrarlar içerir ve transposazları kodlar.
Transpozisyon Mekanizması
Transpozisyon, homolog rekombinasyonun bir türüdür ve burada, hedef DNA ve ters transdüserlerdeki spesifik DNA sekansı transposazlar tarafından tanınır ve rekombinasyona yardımcı olur.
Transposonlar enzimi sentezler Transposases ters çevrilmiş tekrarları tanır ve DNA bölümünü bir siteden diğerine taşır. Transposoz enzimleri ve ters çevrilmiş tekrarlar, transpoze için gereklidir.
- Transposozlar hedef DNA dizilerini tanır, belirli bir bölgede kesilir.
- İlk olarak, transposazlar, daha sonra transpoze edilebilir elemanların ters çevrilmiş tekrarlarına tutturulmuş tek sarmallı hedef DNA dizisini keser.
- Transposaz, transpoze edilebilir elemanı hedef DNA sekansı ile birleştirir. Sonunda konukçu enzim, DNA’yı onarır ve bu da hedef DNA dizilerinin çoğaltılmasına neden olur.
- Transpoze edilebilir element hedef DNA’ya sokulduğunda, hedef sekansın duplikasyonu oluşur.